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鈦的冶煉

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鈦在1791年被發(fā)現(xiàn),而第一次制得純凈的鈦卻是在1910年,中間經(jīng)歷了一百余年。原因在于:鈦在高溫下性質(zhì)十分活潑,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。

工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法制取二氧化鈦,再由二氧化鈦制取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦(精礦),發(fā)生下面的化學(xué)反應(yīng):

FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O

為了除去雜質(zhì)Fe2(SO4)3,加入鐵屑,F(xiàn)e3+ 還原為Fe2+,然后將溶液冷卻至273K以下,使得FeSO4?7H2O(綠礬)作為副產(chǎn)品結(jié)晶析出。

Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀,反應(yīng)是:
Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦:
H2TiO3 == TiO2+H2O

工業(yè)上制金屬鈦采用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2(或天然的金紅石)和炭粉混合加熱至1000~1100K,進(jìn)行氯化處理,并使生成的TiCl4,蒸氣冷凝。

TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO

在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti

這種海綿鈦經(jīng)過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉,最后制成各種鈦材。
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